актуализированные документы, регламентирующие организацию и проведение калибровочных работ. К ним относятся документ на область аккредитации, документация на средства измерений и калибровки, нормативные документы ГСИ на калибровку, процедуры калибровки и использования ее данных; профессионально подготовленный и квалифицированный персонал; помещения, удовлетворяющие нормативным требованиям.

Результаты калибровки удостоверяются калибровочным знаком, наносимымнасредство измерений и свидетельствомо калибровке.

Требования к калибровочным лабораториям приведены в ГОСТ Р ИСО/МЭК 17025-2000 «Общие требования к компетенции испытательных и калибровочных лабораторий».

1.9 Поверка средств измеренийна энергопредприятиях

На энергопредприятиях к сфере распространения государственного контроля и надзора и подлежащих поверке относятся средства измерений (СИ), результаты которых используются:

для взаимных расчетов с поставщиками топлива и других материальных ресурсов, потребителями тепловой и электрической энергии; для обеспечения безопасных условий труда; для охраны окружающей среды;

для испытания и контроля качества продукции в целях определения соответствия обязательным требованиям государственных стандартов; при обязательной сертификации продукции и услуг.

К сфере распространения государственного контроля и надзора относятся также эталоны единиц физических величин, применяемые для поверки и калибровки средств измерений.

Метрологическая служба каждого энергопредприятия составляет конкретный перечень СИ, подлежащих поверке.

Поверка средств измерений, включенных в перечень, осуществляется органами Государственной метрологической службы или иными юридическими лицами, аккредитованными для ее осуществления.

Порядок перевода средств измерений в разряд индикаторов определяют Методические указания РД РБ 09110.11.100-01.

Перечень технологических параметров, наблюдение за которыми допускается осуществлять с помощью приборов-индикаторов, перечислены в приложении к данным методическим указаниям.

2ИЗМЕРЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ

2.1Единицы измерения температуры

Температурой называется величина, характеризующая степень нагретости вещества, т.е. уровень его теплового состояния. О значении температуры судят

15

по изменению физических свойств некоторых тел при нагревании до измеряемой температуры. За единицу температуры принят градус Кельвина.

Градус Кельвина является единицей измерения температуры по термодинамической температурной шкале, основанной на законах технической термодинамики (цикл Карно). По термодинамической температурной шкале значение, равное нулю (абсолютный нуль), присвоено точке, при которой давление идеального газа равно нулю. Температура по этой шкале выражается в градусах Кельвина и имеет обозначение К. Эта величина входит в Международную систему единиц (СИ) как одна из основных единиц системы; к основным единицам относятся также метр, килограмм, секунда.

Переход от температуры «t - градусы Цельсия» к температуре «Т – градусы Кельвина», производится по следующей формуле:

Температура измеряется, в основном, по принципу изменения физического свойства тел, функционально связанного с их температурой. Приборы для измерения температуры могут быть разделены на следующие группы, рассмотренные в дальнейшем.

1.Жидкостные стеклянные термометры на базе использования расширения жидкости в замкнутом объеме.

2.Манометрические термометры на базе использования изменения давления жидкости, газа или пара, заключенных в замкнутую систему постоянного объема.

3.Термоэлектрические приборы на базе использования термоэлектродвижущей силы (термоЭДС), развиваемой термопарами из двух разнородных проводников в зависимости от разности температур рабочего и свободного концов термопары, включенной в измерительную схему.

4.Приборы с термометрами сопротивления или терморезисторами на базе использования изменения электрического сопротивления металлических проводников или полупроводниковых элементов.

5.Фотоэлектрические пирометры на базе использования зависимости между током нити накала и интенсивностью излучения объекта, температура которого измеряется.

6.Радиационные пирометры на базе испускания тепловых лучей накаленным объектом, температура которого измеряется.

2.2 Термометры, основанные на расширении рабочего вещества Термометры стеклянные жидкостные

Основные сведения. Термометры стеклянные жидкостные применяются для измерения температуры в области от минус 200 до 750 ˚C. Несмотря на то, что кроме стеклянных жидкостных термометров имеется ряд других приборов для измерения температуры, удовлетворяющих в большой степени требованиям современной техники контроля технологических процессов, все же стеклянные

16

термометры получили применение как в лабораторной, так и в промышленной практике вследствие простоты обращения, достаточно высокой точности измерения и низкой стоимости.

Принцип действия стеклянных жидкостных термометров основан на тепловом расширении термометрической жидкости, заключенной в термометре. При этом показания жидкостного термометра зависят не только от изменения объема термометрической жидкости, но также и от изменения объема стеклянного резервуара, в котором находится эта жидкость. Таким образом, наблюдаемое (видимое) изменение объема жидкости преуменьшено на размер, соответственно равный увеличению объема резервуара (и частично капилляра).

Для заполнения жидкостных термометров применяют ртуть, толуол, этиловый спирт, керосин, петролейный эфир, пентан и т. д.

Из жидкостных термометров наибольшее распространение получили ртутные. Они обладают рядом преимуществ, благодаря существенным достоинствам ртути, которая не смачивает стекла, сравнительно легко получается в химически чистом виде и при нормальном атмосферном давлении остается жидкой в широком интервале температур (от минус 38,87 до 356,58 °С). Следует также отметить, что давление насыщенных паров ртути при температуре, превышающей 356,58 °С, невелико по сравнению с давлением насыщенных паров других жидкостей. Это дает возможность относительно небольшим увеличением давления над ртутью в капилляре заметно повысить ее температуру кипения, а вместе с тем и расширить температурный интервал применения ртутных термометров.

Термометры в зависимости от назначения и диапазона измерений температуры изготовляют из стекла различных марок (ГОСТ 1224-71).

Термометры стеклянные жидкостные по назначению и области применения могут быть разделены на следующие группы: образцовые; лабораторные и специального назначения (ГОСТ 215-57, ГОСТ 13646-68 и ГОСТ 5.1851-73); технические (ГОСТ 2823-73); Стеклянные жидкостные термометры, применяемые в технике, бывают следующих разновидностей:

1.Термометры, применяющиеся без введения поправок к их показаниям (термометры широкого применения): а) ртутные термометры (от минус 35 до

600°С); б) жидкостные термометры с органическим наполнителем (от минус

185до 300 °С).

2.Термометры, к показаниям которых вводятся поправки согласно свидетельству: а) ртутные термометры повышенной точности (от минус 35 до

600°С); б) ртутные термометры для точных измерений (от 0 до 500 °С); в) жидкостные термометры с органическим наполнителем (от минус 80 до 100 °С).

В качестве образцовых применяются следующие термометры:

17

(ГОСТ 8.083-73): ртутные равноделенные 1-го разряда с диапазоном измерений от 0 до 600 °С (доверительная погрешность = 2δ = 0,002÷0,2 °C); ртутные переменного наполнения 2-го разряда с диапазоном измерений от 0 до 150 °С (доверительная погрешность = 2δ = 0,004÷0,1 °С); ртутные 2-го разряда с диапазоном измерений от 0 до 600 °С (доверительная погрешность = 2δ = 0,01÷1,0 °С); ртутные 3-го разряда с диапазоном измерений от 0 до 600 °С (доверительная погрешность = 2δ = 0,03÷3,0 °С).

Конструктивные формы стеклянных жидкостных термометров разнообразны, однако среди этого разнообразия можно выбрать два основных типа конструкций: палочные и с вложенной шкалой.

Поправки к показаниям термометров, приведенные к давлению (755…765) мм рт. ст. и определенные для вертикального положения термометров на нулевой точке, не должны превышать ± 0,03 °С для термометров типа TP-I; ± 0,06 °С

для термометров типа TP-II; ±0,15 °С для TP-III и ±0,03 °С—для TP-IV.

Таблица 2.1. Типы термометров.

Погрешность измерений термометров с учетом введения поправок не должна превышать ±0,01 °С для термометров типа TP-I; ±0,02 °С для TP-II; ± 0.05 °С

для TP-III и ± 0,1 °С - TP-IV.

Технические термометры. Ртутные технические термометры предназначены для области измерений температур от минус 30 до 600 °С, а термометры с органической жидкостью от минус 90 до 30 °С и от минус 60 до 200 °С. Их изготовляют только со вложенной шкалой; прямыми и угловыми (изогнутыми под углом 90°); нижняя часть выполняется различной длины (от 66 до 2000 мм).

2.3 Термоэлектрические преобразователи, их принцип действия

Явление термоэлектричества заключается в следующем: если составить цепь из двух различных проводников (или полупроводников) а и б, соединив их между собой концами (рисунок 2.1, а), причем температуру Θ1 одного места соединения сделать отличной от температуры Θо другого, то в цепи потечет ток под действием ЭДС, называемой термоэлектродвижущей силой (термоЭДС) и представляющей собой разность функций температуры мест соединения проводников.

Подобная цепь называется термоэлектрическим преобразователем или иначе термопарой; проводники, составляющие термопару, - термоэлектродами, а места их соединения - спаями.

18

Рисунок 2.1 Термоэлектрические преобразователи.

ТермоЭДС при небольшом перепаде температур между спаями можно считать пропорциональной разности температур.

Опыт показывает, что у любой пары однородных проводников, значение термоЭДС зависит только от природы проводников и от температуры спаев и не зависит от распределения температуры вдоль проводников. Термоэлектрический контур можно разомкнуть в любом месте и включить в него один или несколько разнородных проводников. Если все появившиеся при этом места соединений находятся при одинаковой температуре, то не возникает никаких паразитных термоЭДС.

2.4 Удлинительные термоэлектроды, измерительные цепи, погрешности термопар

Удлинительные термоэлектроды. Свободные концы термопары должны находиться при постоянной температуре (рисунок 2.2). Однако не всегда возможно сделать термоэлектроды термопары настолько длинными и гибкими, чтобы ее свободные концы размещались в достаточном удалении от рабочего спая. Кроме того, при использовании благородных металлов делать длинные термоэлектроды экономически невыгодно, поэтому приходится применять провода из другого материала. Соединительные провода, идущие от зажимов в головке термопары до сосуда с определенным объемом, температуру в котором желательно поддерживать постоянной, называют удлинительными термоэлектродами. Далее для соединения с измерительным прибором можно использовать обычные провода.

Чтобы при включении удлинительных термоэлектродов из материалов, отличных от материалов основных термоэлектродов, не изменилась термоЭДС термопары, необходимо выполнить два условия.

19

Рисунок 2.2 Удлинительные термоэлектроды.

Первое - места присоединения удлинительных термоэлектродов к основным термоэлектродам в головке термопары должны иметь одинаковую температуру. И второе - удлинительные термоэлектроды должны быть термоэлектрически идентичны основной термопаре, т. е. иметь ту же термоЭДС в диапазоне возможных температур места соединения термоэлектродов в головке термопары (примерно в диапазоне от 0 до 200 °С).

Для термопары хромель - алюмель удлинительные термоэлектроды изготовляются из меди и константана. Для термопары хромель - копель удлинительными являются основные термоэлектроды, но выполненные в виде гибких проводов.

2.5 Промышленные термопары и термометры сопротивления.

Типы промышленных термопар, их обозначения, обозначения градуировок и основные параметры приведены в таблице 2.1. В ГОСТ 6616-94 приводится пять термопар. Характеристики термопары хромель-алюмель (тип ТХА) совпадают с характеристиками термопары типа К. В таблице 2.2 данные по термопаре ТХА приведены в скобках.

Таблица 2.2 Материалы термоэлектродов.

Промышленные термометры сопротивления выпускаются в соответствии с ГОСТ 6651 –94 двух типов - платиновые (ТСП) и медные (ТСМ). Основные характеристики термометров сопротивления приведены в таблице 2.3.

Термометры сопротивления выпускаются нескольких классов точности. Для существующих классов точности допускаемые отклонения сопротивления R0 при 0 ºС и чувствительности S100=R100/R0, предъявляемой как отношение сопротивлений при 100 и 0º С.

По числу выводных проводников термометры выпускаются с двумя, тремя и четырьмя выводами для включения их в измерительную цепь двух-, трехили четырехпроводной линией соответственно. Под действием тока, протекающего по терморезистору и вызывающего его нагрев, сопротивление терморезистора не должно меняться на величину, большую 0,1% его номинального значения при нуле градусов Цельсия; ток при этом выбирается из ряда 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 2,0; 5,0 10,0; 20,0; 50,0 мА.

Таблица 2.3 Основные характеристики термометров сопротивления.

21

Некоторые современные приборы и устройства для измерений температуры приведены на рисунках 2.3…2.21.

22

Рисунок 2.3 Датчики температуры.

23

Рисунок 2.4 Датчики температуры (продолжение).

24

Рисунок 2.5 Датчики температуры (продолжение).

25

Рисунок 2.6 Датчики температуры (продолжение).

26

Рисунок 2.7 Датчики температуры (продолжение).

27

Рисунок 2.8 Датчики температуры (продолжение).

28

Рисунок 2.9 Датчики температуры (продолжение).

29

Рисунок 2.10 Датчики температуры (продолжение).

30

Рисунок 2.11 Датчики температуры и влажности.

31

Рисунок 2.12 Вторичные приборы.

32

Рисунок 2.13 Преобразователи измерительные.

33

Рисунок 2.14 Преобразователи измерительные (продолжение).

34

Рисунок 2.15 Преобразователи измерительные (продолжение).

35

Рисунок 2.17 Восьмиканальные преобразователи температуры (продолжение)

37

Рисунок 2.18 Датчики температуры Rosemount.

38

Рисунок 2.19 Термопреобразователи миропроцессорные.

39

Рисунок 2.20 Термопреобразователи сопротивления платиновые.

40

Рисунок 2.21 Переносные пирометры.

41